La défaillance des batteries plomb-acide peut être causée par diverses raisons, telles que la vulcanisation, la perte d'eau, l'emballement thermique, la perte de matière active, le ramollissement des plaques, etc. Ensuite, nous les présenterons et les analyserons une par une.

1. Vulcanisation

Le processus de charge et de décharge des batteries au plomb est un processus de réaction électrochimique. Lors de la décharge, du sulfate de plomb est généré et lors de la charge, le sulfate de plomb est réduit en oxyde de plomb. Ce processus de réaction électrochimique est cycliquement réversible dans des circonstances normales, mais le sulfate de plomb est un sel facile à cristalliser. Lorsque la concentration de sulfate de plomb dans la solution électrolytique de la batterie est trop élevée ou que le temps d'inactivité statique est trop long, il va "tenir" Ces petits cristaux attirent alors le sulfate de plomb environnant pour former de gros cristaux inertes comme des boules de neige, ce qui détruit le cycle originellement réversible et rend le sulfate de plomb partiellement irréversible. Lorsque le sulfate de plomb cristallisé est chargé, il ne peut pas être réduit en oxyde de plomb, mais également adsorbé sur la grille, entraînant une diminution de la zone de travail du réseau, la batterie au plomb perd de l'eau à cause de la chaleur et la capacité de la batterie au plomb diminue. Ce phénomène s'appelle la vulcanisation. Aussi connu sous le nom de vieillissement. La vulcanisation peut également entraîner des "complications" telles qu'un court-circuit, une relaxation et une perte de matière active, ainsi qu'une déformation et une fracture de la grille.

Tant qu'il s'agit d'une batterie au plomb, elle sera vulcanisée pendant l'utilisation, mais la batterie au plomb dans d'autres domaines a une durée de vie plus longue que la batterie au plomb utilisée dans les vélos électriques. En effet, la batterie au plomb des véhicules électriques a un environnement de travail de vulcanisation plus facile. Contrairement à la batterie de démarrage pour automobiles, une fois la batterie automobile allumée et déchargée, la batterie est toujours dans un état flottant et le sulfate de plomb formé par la décharge est rapidement converti en oxyde de plomb. Lorsque le véhicule électrique est déchargé, il est impossible de recharger en même temps, ce qui provoque de l'acide sulfurique. Une grande quantité de plomb s'accumule. S'il est profondément déchargé, la concentration de sulfate de plomb sera plus élevée à ce moment et il est difficile de charger le véhicule électrique à temps après avoir roulé. Le sulfate de plomb formé par la décharge ne peut pas être chargé et converti en oxyde de plomb dans le temps, et des cristaux se forment. Par conséquent, la durée de vie du cycle varie considérablement en fonction de la profondeur de décharge. Plus la profondeur de décharge est profonde, moins il y a de cycles, plus la profondeur de décharge est faible, plus le nombre de cycles est élevé. Selon les résultats des tests, la profondeur de décharge et le nombre de cycles sont liés au tableau suivant :

Certaines batteries au plomb font 70% de charge 1C et 60% de décharge 2C, car le cycle de courant élevé continu est utilisé, ce qui détruit les conditions permettant à la batterie de générer de gros cristaux de sulfate de plomb, de sorte qu'il peut ne pas être vu que la batterie au plomb-acide la vulcanisation endommage la batterie. . Si le test est arrêté au milieu, le problème de vulcanisation de la batterie au plomb apparaîtra. En raison du poids élevé de la batterie, certains utilisateurs rechargent souvent la batterie après plusieurs utilisations et décharges, de sorte que la batterie au plomb ne soit pas chargée à temps après avoir été déchargée, et la vulcanisation de la batterie au plomb est plus grave. De plus, la proportion d'acide sulfurique dans les batteries au plomb est relativement élevée, ce qui est également un facteur important dans la vulcanisation des batteries au plomb. La vulcanisation des batteries plomb-acide détruit la capacité de la plaque négative à faire circuler l'oxygène, entraînant une perte d'eau accélérée. De cette manière, la proportion d'acide sulfurique dans la batterie au plomb est plus élevée, ce qui facilite la vulcanisation de la batterie au plomb. Par conséquent, le degré de vulcanisation des batteries au plomb peut être différent, mais l'impact sur la durée de vie des batteries au plomb est courant.

2. Perte d'eau

L'un des principes les plus fondamentaux des batteries plomb-acide scellées est qu'après le dégagement d'oxygène de la plaque positive, le dégagement d'hydrogène de l'oxygène directement vers la plaque négative et la plaque négative est réduit en eau. Le paramètre d'évaluation de l'indice technique des batteries au plomb est appelé "efficacité de la réaction d'étanchéité". Ce phénomène C'est ce qu'on appelle le "cycle de l'oxygène". De cette manière, la perte d'eau de la batterie au plomb est très faible et le "sans entretien" est réalisé, c'est-à-dire qu'aucune eau n'est ajoutée. Mais ce cycle d'oxygène des batteries plomb-acide scellées est perturbé sur les vélos électriques, ce qui provoque de grosses pertes d'eau dans la batterie.

Afin de s'assurer que la batterie est complètement chargée dans les 8 heures, dans la charge à limitation de courant à tension constante en trois étapes, par exemple, la tension constante d'un chargeur de 36 volts est de 44,4 volts, et il y a 18 cellules en trois simples cellules, et la tension par cellule est de 2,466 V. De cette façon, elle dépasse largement les 2,35 V de la tension de dégagement d'oxygène de la plaque positive de la batterie et les 2,42 V de la tension de dégagement d'hydrogène de la plaque négative. Afin de réduire l'indication du temps de charge, les produits de certains fabricants de chargeurs augmentent le courant de la tension constante à la charge flottante, de sorte qu'une fois l'indication de charge complètement chargée, elle n'est pas complètement chargée et la tension flottante est augmentée pour compenser . De cette façon, la tension flottante de nombreux chargeurs dépasse la tension à cellule unique de 2,35 V, de sorte qu'une grande quantité d'oxygène est encore dégagée pendant l'étape de charge du flotteur. Le cycle d'oxygène des batteries plomb-acide n'est pas bon, il est donc constamment épuisé pendant la phase de charge flottante.

Un ensemble de batteries plomb-acide de 36 volts a 3 cellules individuelles, chaque cellule individuelle a 6 cellules et chaque cellule a plus de 15 plaques de grille positives et négatives, et un ensemble de batteries a au moins 270 joints de soudure. Un millième de la soudure virtuelle conduira inévitablement à un groupe de 4 batteries non qualifiées, et la carte plomb-calcium est très facile à provoquer une soudure virtuelle en raison de la précipitation du calcium, de sorte que les fabricants de batteries utilisent généralement des plaques en alliage à faible teneur en antimoine, et alliages à faible teneur en antimoine La tension de dégagement de gaz de la batterie est plus faible, la sortie de gaz de la batterie est plus grande et la perte d'eau est plus grave.

La proportion standard d'acide sulfurique pour les batteries flottantes au plomb doit être comprise entre 1,21 et 1,28. Cependant, afin de répondre aux exigences de décharge de grande capacité et de courant élevé des vélos électriques, la proportion d'acide sulfurique dans les batteries est généralement de l'ordre de 1,36 à 1,38. La proportion d'acide sulfurique dans la batterie étant relativement élevée, la vulcanisation de la batterie est relativement importante. La vulcanisation des batteries à forte densité d'acide sulfurique est évidente depuis la décharge de la batterie jusqu'à la charge du lendemain. De cette manière, la capacité de la plaque négative à faire circuler l'oxygène est encore réduite. Après que la batterie a perdu de l'eau, la principale perte est de l'eau, laissant la composition de l'acide sulfurique, ce qui équivaut à augmenter encore la proportion d'acide sulfurique, ce qui facilite la vulcanisation de la batterie plomb-acide. Par conséquent, la vulcanisation de la batterie plomb-acide aggrave la perte d'eau, et la perte d'eau aggrave la vulcanisation. Pour les utilisateurs, « l'étanchéité » est nécessaire, faute de quoi les conséquences d'un débordement d'acide seront désastreuses, mais il est inapproprié de promouvoir à outrance la notion de « sans entretien » dans le domaine des véhicules électriques.

3. Emballement thermique

Une fois la batterie au plomb chargée à 70%, la tension de polarisation de la batterie au plomb est relativement élevée, la réaction secondaire de charge commence à augmenter progressivement et l'électrolyse de l'eau commence. Une fois que la tension de la cellule chargée atteint 2,35 V, la plaque positive commence à dégager de l'oxygène, et après avoir atteint 2,42 V, la plaque négative commence à dégager de l'hydrogène. A ce moment, l'énergie électrique chargée est convertie en énergie chimique et l'énergie convertie en eau électrolysée est augmentée. Le dégagement gazeux ou non pendant le processus de charge dépend de la tension de charge, et la quantité de gazage dépend du courant de charge après avoir atteint la tension de gazage. Par conséquent, pendant le processus de charge, après que la tension de charge entre dans la tension constante, la tension commence à s'approcher du plus haut, et le courant de charge maintient également la valeur limite de courant. A ce moment, le dégagement de gaz est le plus important. Après avoir entré la tension constante, le courant de charge doit progressivement diminuer et le dégagement de gaz doit également diminuer progressivement. La charge elle-même est une réaction exothermique. Généralement, la conception thermique des batteries plomb-acide permet de contrôler l'élévation de température. Après une grande quantité de dégagement de gaz de la batterie au plomb, l'oxygène se transforme en eau sur la plaque négative et la valeur calorifique est bien supérieure à celle pendant la charge. La batterie plomb-acide scellée s'attend à ce que la plaque négative ait une bonne capacité de circulation d'oxygène, cependant, la circulation d'oxygène générera de la chaleur. Par conséquent, le cycle de l'oxygène est une épée à double tranchant. L'avantage est que la perte d'eau est réduite,

Dans des conditions de charge à tension constante, le courant du cycle d'oxygène participe également au courant de charge, de sorte que le taux de diminution du courant de charge est ralenti. La chaleur de la batterie au plomb entraînera une chute plus lente du courant de charge, voire une augmentation du courant. Sous l'action de l'échauffement de la batterie, le courant de charge augmente l'échauffement dès que le courant monte. De cette manière, le courant de charge augmentera toujours jusqu'à la valeur limite de courant. La batterie génère une chaleur élevée et accumule de la chaleur jusqu'à ce que le boîtier de la batterie subisse un ramollissement et une déformation thermiques. Lorsque la batterie est thermiquement déformée, la pression d'air interne est élevée, de sorte que la batterie gonfle. Il s'agit d'un emballement thermique de la batterie qui endommage la batterie. Une fois que la batterie au plomb est sérieusement gonflée, les problèmes de fuite d'acide et de fuite de gaz apparaissent également, et la batterie au plomb tombera en panne de manière aiguë. Il existe de nombreuses raisons qui provoquent le gonflement de la batterie. Si la tension de charge est élevée et que le dégagement de gaz est important, un emballement thermique se produira. Si un groupe de batteries ou une batterie unicellulaire est sérieusement en retard et que la valeur de tension constante de charge reste inchangée, d'autres batteries unicellulaires auront également une tension de charge relativement élevée, ce qui entraînera également des problèmes d'emballement thermique. Afin de réduire la probabilité d'emballement thermique de la batterie, de nombreux fabricants de chargeurs réduisent la valeur de tension constante à 43 volts, ce qui entraînera inévitablement une sous-charge. Si la tension de charge est élevée et que le dégagement de gaz est important, un emballement thermique se produira. Si un groupe de batteries ou une batterie unicellulaire est sérieusement en retard et que la valeur de tension constante de charge reste inchangée, d'autres batteries unicellulaires auront également une tension de charge relativement élevée, ce qui entraînera également des problèmes d'emballement thermique. Afin de réduire la probabilité d'emballement thermique de la batterie, de nombreux fabricants de chargeurs réduisent la valeur de tension constante à 43 volts, ce qui entraînera inévitablement une sous-charge. Si la tension de charge est élevée et que le dégagement de gaz est important, un emballement thermique se produira. Si un groupe de batteries ou une batterie unicellulaire est sérieusement en retard et que la valeur de tension constante de charge reste inchangée, d'autres batteries unicellulaires auront également une tension de charge relativement élevée, ce qui entraînera également des problèmes d'emballement thermique. Afin de réduire la probabilité d'emballement thermique de la batterie, de nombreux fabricants de chargeurs réduisent la valeur de tension constante à 43 volts, ce qui entraînera inévitablement une sous-charge.

La vulcanisation est une autre cause de charge et d'échauffement des batteries au plomb. La vulcanisation conduit directement à une augmentation de la résistance interne de la batterie, ce qui amène en outre la batterie au plomb à générer de la chaleur pendant la charge, et la chaleur augmente le courant de circulation d'oxygène. Par conséquent, la probabilité d'emballement thermique se produit dans les batteries fortement vulcanisées. très grand. Il est prouvé à partir de l'analyse du mode de défaillance des batteries au plomb des vélos électriques que 90% des batteries défaillantes s'accompagnent d'une grave perte d'eau. Les batteries au gel perdent moins d'eau que les batteries ordinaires, leur durée de vie devrait donc être plus longue que les batteries ordinaires. L'autodécharge interne de la batterie au gel n'est pas supérieure à celle de la batterie ordinaire pendant le stockage, ce qui peut être prouvé par la comparaison de la chute de capacité après le stockage. Dans les mêmes conditions de pression interne de la batterie au plomb, le dégagement de gaz de la batterie au gel est inférieur à celui de la batterie ordinaire. Et chaque fois que la vanne est ouverte, le gaz enlèvera une partie de la chaleur. L'ouverture de la valve de la batterie plomb-acide colloïdale est inférieure à celle de la batterie plomb-acide ordinaire, et elle a moins de perte d'eau. . La température interne de la batterie augmente, l'autodécharge est également importante et la chaleur générée est plus élevée. Par conséquent, dans des conditions de température ambiante élevée en été, en raison de la diminution du niveau de dégagement de gaz, la quantité de dégagement de gaz est la plus proche et l'augmentation de température est également élevée. De cette façon, la probabilité que des batteries plomb-acide colloïdales entrent en emballement thermique est beaucoup plus grande. le dégagement de gaz de la batterie au gel est inférieur à celui de la batterie ordinaire. Et chaque fois que la vanne est ouverte, le gaz enlèvera une partie de la chaleur. L'ouverture de la valve de la batterie plomb-acide colloïdale est inférieure à celle de la batterie plomb-acide ordinaire, et elle a moins de perte d'eau. . La température interne de la batterie augmente, l'autodécharge est également importante et la chaleur générée est plus élevée. Par conséquent, dans des conditions de température ambiante élevée en été, en raison de la diminution du niveau de dégagement de gaz, la quantité de dégagement de gaz est la plus proche et l'augmentation de température est également élevée. De cette façon, la probabilité que des batteries plomb-acide colloïdales entrent en emballement thermique est beaucoup plus grande. le dégagement de gaz de la batterie au gel est inférieur à celui de la batterie ordinaire. Et chaque fois que la vanne est ouverte, le gaz enlèvera une partie de la chaleur. L'ouverture de la valve de la batterie plomb-acide colloïdale est inférieure à celle de la batterie plomb-acide ordinaire, et elle a moins de perte d'eau. . La température interne de la batterie augmente, l'autodécharge est également importante et la chaleur générée est plus élevée. Par conséquent, dans des conditions de température ambiante élevée en été, en raison de la diminution du niveau de dégagement de gaz, la quantité de dégagement de gaz est la plus proche et l'augmentation de température est également élevée. De cette façon, la probabilité que des batteries plomb-acide colloïdales entrent en emballement thermique est beaucoup plus grande. L'ouverture de la valve de la batterie plomb-acide colloïdale est inférieure à celle de la batterie plomb-acide ordinaire, et elle a moins de perte d'eau. . La température interne de la batterie augmente, l'autodécharge est également importante et la chaleur générée est plus élevée. Par conséquent, dans des conditions de température ambiante élevée en été, en raison de la diminution du niveau de dégagement de gaz, la quantité de dégagement de gaz est la plus proche et l'augmentation de température est également élevée. De cette façon, la probabilité que des batteries plomb-acide colloïdales entrent en emballement thermique est beaucoup plus grande. L'ouverture de la valve de la batterie plomb-acide colloïdale est inférieure à celle de la batterie plomb-acide ordinaire, et elle a moins de perte d'eau. . La température interne de la batterie augmente, l'autodécharge est également importante et la chaleur générée est plus élevée. Par conséquent, dans des conditions de température ambiante élevée en été, en raison de la diminution du niveau de dégagement de gaz, la quantité de dégagement de gaz est la plus proche et l'augmentation de température est également élevée. De cette façon, la probabilité que des batteries plomb-acide colloïdales entrent en emballement thermique est beaucoup plus grande. la quantité de dégagement de gaz est la plus proche et l'élévation de température est également élevée. De cette façon, la probabilité que des batteries plomb-acide colloïdales entrent en emballement thermique est beaucoup plus grande. la quantité de dégagement de gaz est la plus proche et l'élévation de température est également élevée. De cette façon, la probabilité que des batteries plomb-acide colloïdales entrent en emballement thermique est beaucoup plus grande.

4. La matière active tombe et la plaque se ramollit

L'ingrédient actif du matériau actif de la plaque positive de la batterie au plomb est l'oxyde de plomb. L'oxyde de plomb est divisé en α-PbO2 et β-PbO2. Parmi eux, α-PbO2 a des propriétés physiques dures et une capacité relativement faible. Zone de plaque et plaque de support ; Le β-PbO2 est attaché au squelette composé de α-PbO2, et sa capacité de charge est beaucoup plus forte que celle du α-PbO2. Une fois l'oxyde de plomb déchargé, du sulfate de plomb se forme et le sulfate de plomb est réduit en oxyde de plomb pendant la charge. Dans un environnement fortement acide, le sulfate de plomb ne peut générer que du β-PbO2 et la libération de substances actives est une libération de α-PbO2. Il existe de nombreuses raisons à la perte de substances actives :

1. La répartition du matériau actif de la plaque de batterie au plomb est inégale, ce qui entraîne une tension d'expansion différente et une chute pendant la décharge.

2. Lorsque la batterie au plomb est trop déchargée et sous-tension, le β-PbO2 est fortement réduit et le α-PbO2 participera à la réaction de décharge pour générer du sulfate de plomb.

3. La tension d'expansion du cristal de sulfure qui se développe sur la plaque d'électrode entraînera également la chute du matériau actif. Une fois la plaque positive ramollie, la structure poreuse de support est détruite et les pores de la plaque positive sont compactés par la pression de la plaque de batterie, ce qui réduit la surface réelle impliquée dans la réaction, et la capacité de la batterie au plomb diminue. De cette manière, la prévention des décharges excessives, la suppression et l'élimination de la sulfuration sont des mesures importantes pour contrôler le ramollissement de la plaque positive. Lors de la décharge, chaque décharge, plus ou moins, a toujours un peu d'α-PbO2 impliqué dans la réaction.

Par conséquent, pour une batterie au plomb normalement utilisée, sans perte d'eau, vulcanisation ou décharge excessive, la durée de vie de la batterie dépend du ramollissement de la plaque positive. La capacité de la batterie est affectée par le matériau actif et l'utilisation. Les batteries plomb-acide des véhicules électriques ont une certaine forme et taille, et la qualité des plaques a été limitée dans une certaine mesure. Ce n'est qu'en améliorant le taux d'utilisation des substances actives que la capacité peut être augmentée. Pour augmenter la capacité des batteries plomb-acide, il faut augmenter la porosité, augmenter la teneur en PbO2 et la proportion d'acide sulfurique, mais ces mesures vont accélérer le ramollissement de la plaque positive, entraînant une diminution accélérée de la durée de vie de la batterie au plomb, et le matériau actif se dilatera et se rétractera pendant le processus de charge et de décharge (en particulier c'est la plaque positive), plus la profondeur de décharge est profonde, plus l'expansion et le rétrécissement du matériau actif sont importants, ce qui accélère le ramollissement du matériau actif. Par conséquent, lorsque la capacité initiale est trop importante, cela affecte directement la durée de vie de la batterie au plomb.

5. Court-circuit

Le court-circuit de la batterie au plomb fait référence à la connexion des groupes positifs et négatifs à l'intérieur de la batterie au plomb. Afin d'augmenter la capacité de la batterie au plomb, le nombre de plaques dans la batterie au plomb des véhicules électriques est généralement augmenté en augmentant le nombre de plaques, ce qui rend le séparateur relativement plus fin que les séparateurs des autres batteries, et les cristaux de sulfate de plomb de la plaque négative grossissent. Après le chargement, une petite quantité de sulfate de plomb reste dans le séparateur. Une fois que le sulfate de plomb laissé dans le séparateur est réduit en plomb et s'accumule trop, la batterie au plomb aura un micro-court-circuit. Ce phénomène est appelé "pont de branche en plomb". . Le micro-court-circuit produit légèrement le décalage de tension d'une seule cellule, et lorsqu'un court-circuit grave d'une seule cellule se produit.

6. Problèmes d'équilibre

De nombreuses batteries au plomb peuvent obtenir de meilleurs résultats en un seul test. Cependant, pour les batteries au plomb connectées en série, en raison des erreurs de configuration d'origine telles que la différence de capacité et la différence de tension en circuit ouvert, la batterie à haute tension pendant la charge sera endommagée. Lorsque la perte d'eau augmente, la batterie à basse tension sera sous-chargée et lors de la décharge, la batterie à basse tension sera surdéchargée, ce qui entraînera la vulcanisation de la batterie au plomb. Avec le cycle de charge et de décharge, le monomère vulcanisé de la batterie au plomb est plus facilement vulcanisé, et cette différence est agrandie, ce qui affecte finalement la durée de vie de l'ensemble de la batterie.

7. Impossible de charger

La tension de décharge terminale d'une batterie plomb-acide de 12 V est de 10,5 volts. Si elle est déchargée de force en dessous de la tension de terminaison, la batterie au plomb a de grandes chances de perdre sa capacité à se recharger. Il y a un dispositif de protection dans le contrôleur du véhicule électrique. Lorsque la batterie au plomb atteint la tension aux bornes, le dispositif de protection déconnecte de force le circuit, mais si le dispositif de protection dérive vers le haut ou si la tension de la batterie augmente après la panne de courant, le dispositif de protection ne peut pas être jugé correctement.

8. Auto-décharge de la batterie au plomb

Le phénomène selon lequel une batterie plomb-acide complètement chargée reste inutilisée et perd progressivement sa puissance est appelé autodécharge. L'auto-décharge est inévitable et, dans des circonstances normales, le taux de décharge quotidien ne doit pas dépasser 0,35 % à 0,5 %. Les principales raisons de l'autodécharge des batteries au plomb : (1) Il y a des impuretés dans la plaque d'électrode ou l'électrolyte, et une différence de potentiel est générée entre les impuretés et la plaque d'électrode ou entre différentes impuretés, qui devient une batterie locale , et un circuit est formé à travers la solution d'électrolyte pour générer un courant local. Décharger les batteries au plomb. (2) Le séparateur est cassé, ce qui entraîne un court-circuit des plaques positive et négative. (3) Il y a de l'électrolyte ou de l'eau à la surface de la coque de la batterie au plomb, qui devient un conducteur entre les pôles, entraînant la décharge de la batterie au plomb. (4) Le matériau actif tombe trop et se dépose sur le fond de la batterie, court-circuitant la plaque et provoquant une décharge.

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